Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
МАЛА ГІДРОЕНЕРГЕТИКА. РОЗРАХУНОК ПОТЕНЦІАЛУ ВОДОТОКУ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут
Інститут:
Не вказано
Факультет:
ЗІ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Звіт до лабораторної роботи
Предмет:
Фізика
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО”
ЗВІТ
з лабораторної роботи №6
з навчальної дисципліни “Основи фізики традиційних та альтернативних джерел енергії”
Тема:
МАЛА ГІДРОЕНЕРГЕТИКА. РОЗРАХУНОК ПОТЕНЦІАЛУ ВОДОТОКУ
Варіант 10
Мета роботи: ознайомлення із сучасними аспектами малої гідроенергетики та вивчення методики визначення гідроенергетичного потенціалу водотоку.
Завдання роботи: визначення гідроенергетичного потенціалу ділянки водотоку, що є найбільш енергоефективною, та побудова кадастрових графіків гідроресурсів.
Вихідні дані за варіантом :
Варіант 11
№
створів
Відмітки рівнів
води ↓РВ, м
Відстань від
джерела L, км
Площа поверхні басейну
F, тис. км2
1
2155
23
6
2
1465
45
13
3
1035
79
17
4
695
108
25
5
476
127
26
6
130
175
43
Теоретичні відомості
1. Загальні аспекти відновлюваної енергетики та її важливість
Зростання попиту на електроенергію та обмеженість традиційних джерел палива спричиняють необхідність переходу до відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Використання відновлюваної енергії є пріоритетним напрямом енергетичної політики багатьох країн, включаючи Україну, де частка ВДЕ в електроенергетиці на сьогодні складає близько 7–9% від загального споживання. До відновлюваних джерел енергії відносять енергію сонця, вітру, біомаси, геотермальну енергію та гідроенергетику. Гідроенергетика має важливе значення, оскільки вона є джерелом стабільної та надійної енергії з мінімальними впливами на навколишнє середовище.
2. Гідроенергетика: класифікація та особливості
Гідроенергетика базується на використанні енергії рухомої води, перетвореної в електричну енергію за допомогою гідроелектричних станцій (ГЕС). Вона класифікується на велику та малу. Мала гідроенергетика включає гідроелектростанції потужністю до 10 МВт. До малих ГЕС належать:
Малі ГЕС (1–10 МВт);
Міні-ГЕС (200–1000 кВт);
Мікро-ГЕС (до 200 кВт).
Мала гідроенергетика використовує джерела енергії з низьким об'ємом води або малим перепадом висот. Це можуть бути річки, струмки, штучні водні перепади, зрошувальні канали або навіть промислові та каналізаційні скиди. Мала гідроенергетика є перспективною для розвитку в Україні, де потенціал її до 2035 року оцінено на рівні 1140 МВт. На даний момент в Україні функціонує близько 140 малих ГЕС загальною потужністю близько 118 МВт.
3. Типи малих ГЕС та їхні схеми
ГЕС можна розділити на дві основні групи за принципом роботи:
ГЕС з використанням потенційної енергії напору — водосховище створює напір, що дозволяє виробляти електроенергію.
ГЕС з використанням кінетичної енергії — станції, які працюють на основі швидкості водного потоку.
Для створення напору на малих ГЕС можуть використовуватися такі схеми:
Греблева — напір створюється за допомогою греблі.
Дериваційна — вода відводиться за допомогою каналу, тунелю чи трубопроводу.
Комбінована — поєднує греблю та дериваційні елементи.
4. Основне обладнання малих ГЕС
Головне обладнання на ГЕС складається з гідротурбін і генераторів. Гідротурбіна перетворює кінетичну енергію руху води в механічну роботу обертання, яка через вал передається генератору для отримання електричної енергії. Тип турбіни залежить від типу потоку: напірні турбіни застосовуються в умовах великого перепаду висот, а безнапірні — за меншої швидкості течії.
5. Розрахунок гідроенергетичного потенціалу
Гідроенергетичний потенціал залежить від показників водотоку: об’єму води, що проходить через ГЕС за одиницю часу, та перепаду висоти води на станції. Основні формули для розрахунків:
Потужність на лопатках гідротурбіни:
Потужність на лопатках гідротурбіни: Nt=ρ⋅g⋅H⋅, де ρ— густина води, g — прискорення вільного падіння, H — перепад висот, Q — об'ємний потік.
Ефективна потужність турбіни: Nеф=Nt⋅ηt, де η — коефіцієнт корисної дії турбіни.
Виробництво електроенергії ГЕС за період T: EГЕС=∫0TNpdt.
6. Особливості малої гідроенергетики в Україні
На рівень енергетичного потенціалу річок України значно впливають об’єми води, характер рельєфу та природні умови. Для ефективного використання водних ресурсів проводяться кадастрові дослідження, які показують розподіл гідроенергетичного потенціалу по регіонах. Це дозволяє виділяти найбільш перспективні для встановлення ГЕС ділянки.
Хід роботи
1. За вихідними даними (табл. 1) визначаються значення довжини ділянок водотоку поміж створами
Lді = Li+1 – Li, (15)
де Li, Li+1 – відстань від джерела водотоку до створів, що є межами ділянок, м.
Lді
22
34
29
19
48
2. Знаходиться різниця рівнів вільної поверхні у межах ділянки
Нді = ↓РВi – ↓РВi+1, (16)
де ↓РВi, ↓РВi+1 – відповідно, відмітки рівнів води на початку та у кінці створів, м.
Hді
690
430
340
219
346
3. Визначаються витрати у створах і середня витрата на ділянці
Qi = (q·F)/1000, Qді = (Qi + Qi+1)/2 (17)
де q – середньорічний модуль стоку.
Qi
Qді
30
47.5
65
75
85
105
125
127.5
130
172.5
215
4. Розраховуються фактичні (із урахуванням втрат) напір і витрата на кожній ділянці
Ндіф = Нді(1 – ΔН), Qдіф = Qді(1 – ΔQ) (18)
Значення напорів та витрат необхідні для подальшого визначення енергетичних параметрів водотоку.
Ндіф
Qдіф
648.6
44.65
404.2
70.5
319.6
98.7
205.86
119.85
325.24
162.15
5. Визначається потенційна потужність кожної ділянки річки та водотоку у створах у цілому
Nді = 9,81· Qдіф · Ндіф,
?
ві
=
?=1
?
?
ді
. (19)
Nді
284.1
279.55
309.45
242.04
517.36
Nві
0
284.1
563.64
873.1
1115.1
1632.5
6. Визначається ділянка водотоку, що є найбільш ефективною з енергетичної точки зору, шляхом знаходження ділянки з найбільшим співвідношенням Nді/Lді, у відповідності до результатів розрахунків з таблиці 2 – це ділянка 5 – 6.
Nді/Lді
12.914
8.222
10.671
12.739
10.778
Технічний потенціал цієї ділянки
Nді = 9,81· Qдіф · Ндіф· ηГЕС = 9,81·162,5·325,24·0,82 = 425,15 тис. кВт, (20)
Nді техн
232.96
229.2283
253.7504
198.4691
424.2323
де Qдіф, Ндіф – відповідно, витрата та напір найбільш ефективної у енергетичному відношенні, ділянки водотоку.
7. Розраховується теоретичний гідроенергетичний потенціал всього водотоку
Е
п
=8760∙
?=1
?
?
ді
=8760∙4452,6=39,0
млрд. кВт·год, (21)
де 8760 год. – час використання ГЕС.
Еп
0
2488694.12
4937523.57
7648320.82
9768551.53
8. Після проведення розрахунків будуються кадастрові графіки гідроресурсів водотоку (рис. 5).
Визначення гідроенергентичного потенціалу водотоку
№ створу
↓РВ, м
L, км
F, тис. км2
Lді, км
Hді, м
Qі, м3/c
Qді, м3/c
Hфді, м
Qфді, м3/c
Nді, кВт
Nві, кВт
Nді/Lді, кВт/км
1
2155
23
6
30
0
22
690
47.5
648.6
44.65
284.09
12.91
2
1465
45
13
65
284.09
34
30
75
404.2
70.5
279.54
8.22
3
1035
79
17
85
563.64
29
340
105
319.6
98.7
309.45
10.67
4
695
108
25
125
873.09
19
219
127.5
205.86
119.85
242.03
12.73
5
476
127
26
130
1115.13
48
346
172.5
325.24
162.15
517.35
10.77
6
130
175
43
215
1632.48
/
Кадастрові графіки гідроресурсів водотоку
Висновок :
Під час виконання лабораторної роботи було вивчено основи малої гідроенергетики та методи оцінки гідроенергетичного потенціалу водотоків. У процесі дослідження встановлено, що малі ГЕС є важливим компонентом відновлюваної енергетики, здатним забезпечувати енергію для місцевих споживачів. Розрахунок потенціалу водотоків та побудова кадастрових графіків засвідчили, що за умови правильного підходу малі ГЕС можуть бути ефективним джерелом енергії, особливо в районах із природними перепадами висот або високою швидкістю течії.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора